細菌ナノワイヤの発見はバイオエレクトロニクスに革命を起こす可能性がある

Massachusetts Amherst大学の研究チームは、ナノテクノロジーとバイオエレクトロニクスに革命を起こす可能性のある細菌Geobacter sulfurreducensに見られる微生物ナノワイヤの導電性を発見しました。

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細菌内の微生物フィラメントまたはナノワイヤは、細菌の長さの何千倍もの長距離にわたる電子輸送を可能にする。この特性はこれまで研究者には知られていなかった。バイオフィルムは、いわゆる有機金属ナノ構造ほど効率的に電子電荷を移動させることができる。

Geobacterとそのナノワイヤーネットワーク(クレジット:Anna KlimesとErnie Carbone)

Nature Nanotechnologyの8月7日のオンラインオンライン版で報告されたこの発見は、より安価な非毒性のバイオセンサーと生物システムとのインターフェースとなるソリッドステートエレクトロニクスの開発につながる可能性がある。

「この発見は、生物学において重要な新しい原則を物質科学に置き換えるだけでなく、生存し、自然発生し、無毒で、生産しやすい新しい導電性ナノ物質の範囲を調査することができます。人工よりもコストがかからず、水や湿気の多い環境でもエレクトロニクスを使用することができます。

自然界では、ジオバクター種は土壌や堆積物中の鉄鉱物上で増殖し、それらの微生物ナノワイヤを用いて鉄酸化物に電子を移動させ、それらを「呼吸」させる。研究室での生物学的プロセスをよりよく理解するために、UMassの研究者はGeobacterを電極上に成長させ、バイオフィルム中の金属様導電性はバイオフィルム全体に広がるナノワイヤのネットワークに起因する可能性があることを研究によって見いだした。

人工ナノワイヤの柔軟性と同様に、Geobacterバイオフィルムの導電特性は、単に温度を変化させるか遺伝子発現を調節することによって、例えば新しい株を作製することによって操作することができる。第3の電極を追加することによって、バイオフィルムは、電圧を印加することによってオンまたはオフに切り替えることができる生物学的トランジスタのように作用することができる。

Geobacterが提供するもう1つの利点は、多くの人が希少元素を必要とする人工バージョンよりも環境に優しく、安価な材料を生産する能力であるとチームは述べています。

鉛微生物学者のDerek Lovleyは、「エレクトロニクスは基本的に食酢で作っていますが、それよりもずっと安く、よりグリーンにはなりません」

(資料:ニュースリリース、Geobacter.org)

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